(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２者のユーザにシステムのリソースを割り当てる方法であって、
前記システムの前記リソースは複数のリソース要素に分解され、
前記方法は、
‐ユーザ毎に、そのユーザに提供されるべき最小ビットレートを得るステップと、
‐前記複数のリソース要素の少なくとも一部に関して各ユーザからチャネル品質指標を得るステップと、
‐ユーザ毎に、少なくとも１つのチャネル品質指標から情報を求めるステップと、
‐ユーザ毎に、前記情報の時間平均を求めるステップと、
‐ユーザ毎に、全ての前記リソース要素がそのユーザに割り当てられていると仮定される場合の最大瞬間レートを求めるステップと、
‐ユーザ毎に、全ての前記リソース要素がそのユーザに割り当てられていると仮定される場合の前記最大瞬間レートの時間平均を求めるステップと、
‐前記最小ビットレートと、少なくとも１つのチャネル品質指標から得られる情報と、前記情報の前記時間平均と、全てのリソース要素がそのユーザに割り当てられていると仮定される場合の前記最大瞬間レートと、そのユーザに関して求められた前記最大瞬間レートの前記時間平均とを考慮に入れて、効用関数の最適化に従って各ユーザにリソース要素を割り当てるステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記システムリソースは多次元であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記効用関数は、少なくとも３つのサブ関数ｆi(1)（ｎ）、ｆi(2)（ｎ）、及びｆi(3)（ｎ）から成り、
第１のサブ関数ｆi(1)（ｎ）は、前記ユーザに提供されるべき前記最小ビットレートと比較される、前の送信時間インターバル及び現在の送信時間インターバルにおける前記ビットレートの前記時間平均の変化間の最良のトレードオフを有する前記ユーザを優先し、
第２のサブ関数ｆi(2)（ｎ）は、
前記ユーザが前記現在の時間インターバルにおいて達成することができるビットレートと、
全てのリソース要素がそのユーザに割り当てられていると仮定される場合に達成される瞬間レートと
の間で最大変化を有する前記ユーザを優先し、
第３の関数ｆi(3)（ｎ）は、
前記ユーザが前記現在の時間インターバルにおいて達成することができる前記ビットレートと、
全てのリソース要素がそのユーザに割り当てられていると仮定される場合に達成される前記瞬間レートの前記時間平均と
の間で最大変化を有する前記ユーザを優先する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも３つのサブ関数のそれぞれｆi(3)（ｎ）は、それぞれの係数αi(1)（ｎ）、αi(2)（ｎ）、及びαi(3)（ｎ）によってさらに乗算され、前記係数は時間インターバル毎に更新されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つのチャネル品質指標からの情報は、連続して割り当てられるリソース要素間のチャネル品質指標の変化の関数であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つのチャネル品質指標からの情報は、前記ユーザが達成することができる前記ビットレートであって、前記複数のリソース要素の少なくとも一部に関して前記ユーザから得られる前記チャネル品質指標を考慮して求められるビットレートであることを特徴とする、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項７】
前記システムリソースは２次元であることを特徴とし、かつ、
前記複数のリソース要素は、１つのタイムスロットにおいて割り当てられるサブキャリア又は拡散符号又はアンテナであることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ユーザが達成することができる前記ビットレートは、複数の異なる変調・符号化方式に従って求められる複数の異なるビットレートのうちから、前記ユーザが達成することができる最大ビットレートを選択することによってさらに求められることを特徴とする、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記３つのサブ関数ｆi(1)（ｎ）、ｆi(2)（ｎ）、及びｆi(3)（ｎ）は以下の式に従って求められ、
【数１】
0005291426.tif 000052
式中、
ｉは前記ユーザを特定し、
ｎは前記現在の送信時間インターバルを特定し、
ｎ−１は直前の送信時間インターバルを特定し、
δは１又は−１の値に等しく、
Ｒmin,iは、前記ユーザに提供されるべき前記最小ビットレートであり、
Ｒi（ｘ）は、前記ユーザが送信時間インターバルｘにおいて達成することができるビットレートｒi（ｘ）の前記送信時間インターバルｘにおける前記時間平均であり、
Ｌはリソース要素の数であり、
Ｌi（ｎ）は、ｒi（ｎ）を求めるのに使用されるリソース要素の数に等しく、
【数２】
0005291426.tif 000053
は、前記現在の送信インターバルにおいて全ての前記リソース要素が前記ユーザに割り当てられていると仮定される場合に達成される前記最大瞬間レートであり、
【数３】
0005291426.tif 000054
は最大瞬間レート
【数４】
0005291426.tif 000055
の前記時間平均である
ことを特徴とする、請求項３〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法は、
ユーザ毎に、
【数５】
0005291426.tif 000056
（ただしｉは１からユーザの総数Ｉまで）を計算するステップをさらに含むことを特徴とし、かつ、
計算された差Δiのそれぞれが厳密に負である場合、δは−１に等しいことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ユーザ毎に、以下の式
【数６】
0005291426.tif 000057
に従って瞬間チャネル優先度ｃi（ｎ）を計算するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
‐ユーザ毎に、最大許容可能トラフィック遅延ｄｍａｘ，ｉを得るステップと、
‐ユーザ毎に、そのユーザに割り当てられているバッファ内のパケットの量ｑｉ（ｎ）を求めるステップと、
‐ユーザ毎に、そのユーザに割り当てられている前記バッファに含まれている前記パケットの転送遅延ｄｉ（ｎ）を求めるステップと、
‐ユーザ毎に、そのユーザのサービス品質制約に違反するパケットの百分率ｖを求めるステップと、
‐ユーザ毎に、以下の式
【数７】
0005291426.tif 000058
に従って瞬間サービス優先度ｐｉ（ｎ）を計算するステップと、
‐ユーザ毎に、以下の式
【数８】
0005291426.tif 000059
（ただし、ｔｃは持続時間）に従って時間平均サービス優先度Ｐｉ（ｎ）を計算するステップと、
‐ユーザ毎に、以下の式
【数９】
0005291426.tif 000060
に従って時間平均チャネル優先度Ｃｉ（ｎ）を計算するステップと
をさらに含むことを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
各前記サブ関数ｆi(1)（ｎ）、ｆi(2)（ｎ）、及びｆi(3)（ｎ）は、以下の式
【数１０】
0005291426.tif 000061
に従って求められるそれぞれの係数αi(1)（ｎ）、αi(2)（ｎ）、及びαi(3)（ｎ）によってさらに重み付けされることを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記重み付けされたサブ関数は合計され、前記合計は、
【数１１】
0005291426.tif 000062
である公平性倍率πiによって乗算されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも２者のユーザにシステムのリソースを割り当てる装置であって、
前記システムの前記リソースは複数のリソース要素に分解され、
前記リソースを割り当てる装置は、
‐ユーザ毎に、そのユーザに提供されるべき最小ビットレートを得る手段と、
‐前記複数のリソース要素の少なくとも一部に関して、各ユーザからチャネル品質指標を得る手段と、
‐ユーザ毎に、少なくとも１つのチャネル品質指標から情報を求める手段と、
‐ユーザ毎に、前記情報の時間平均を求める手段と、
‐ユーザ毎に、全ての前記リソース要素がそのユーザに割り当てられていると仮定される場合の最大瞬間レートを求める手段と、
‐ユーザ毎に、全ての前記リソース要素がそのユーザに割り当てられていると仮定される場合の前記最大瞬間レートの時間平均を求める手段と、
‐前記最小ビットレートと、前記少なくとも１つのチャネル品質指標から得られる情報と、前記情報の前記時間平均と、全てのリソース要素が前記ユーザに割り当てられていると仮定される場合の前記最大瞬間レートと、前記ユーザに関して求められた前記最大瞬間レートの前記時間平均とを考慮に入れて、効用関数の最適化に従って各ユーザにリソース要素を割り当てる手段と
を備えることを特徴とする、装置。
【請求項１６】
プログラム可能な装置に直接ロード可能とすることができるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムがプログラム可能な装置上で実行された場合に請求項１〜１４に記載の方法のステップを実施するための命令又はコード部分を含む、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２者のユーザにシステムのリソースを割り当てる方法に関する。
【０００２】
通信及びストレージのシステムでは、複数のユーザがシステムリソースを共有している。システムリソースは複数のリソース要素に分解される。リソース要素の例は、タイムスロット及び／又は周波数帯域及び／又は符号及び／又はアンテナ及び／又はバッファ及び／又はメモリ及び／又はプロセッサ等である。
【０００３】
各ユーザが満足するためには、当該ユーザが必要とするサービス品質を保証する必要なリソース要素を得る必要がある。
【０００４】
リソース割り当て方式は、与えられたリソースからシステムが導出できる最大利益と、ユーザ間でシステムリソースを共有するときの公平性とに関して評価される。
【０００５】
通信システムでは、利益はスループットとスペクトル効率とによって測定され、公平性は、「複数の異なるユーザのデータレートと遅延制約とを満たす」度合いによって測定される。
【０００６】
したがって、リソース割り当て方式は２つの主要な目的を有する。すなわち、リソース要素を最も適切なユーザに割り当てることによって利益又は効率を最大化することと、ユーザ間で公平性を達成することと、である。これらの２つの目的は対立するものであり、一方を犠牲にして他方を達成することにはリスクを伴う。公平性と効率との間のトレードオフはリソース割り当て方式によって達成されるべきである。
【０００７】
２つの種類のリソース割り当て方式が存在する。すなわち、静的な方式と動的な方式とである。
【０００８】
静的リソース割り当て方式は、複数の異なるユーザが経験する通信状況とは無関係に一定の様式でユーザにリソース要素を割り当てる。一方、動的リソース割り当て方式は、ユーザに割り当てられるリソース要素を、当該ユーザの瞬間的な通信状況に従って適合させる。
【０００９】
リソース割り当て方式は、共有次元の数及び性質、すなわち共有される複数の異なるリソース要素の数及び性質に依存する。
【００１０】
リソース割り当ての問題は、文献において広範に取り扱われており、多くの技法が提案されている。ＭａｘＣ／Ｉとして既知である直接的な技法が文献において一般的に使用されている。プロポーショナルフェア（ＰＦ）として既知である別の有名な技法が、「Asymptotic analysis of Proportional Fair algorithm」と題されProc. of 12th IEEE PIMRCにおいて公開されたJ.M. Holtzmanの論文と、「Data Throughput of CDMA-HDR a high efficiency-high data Wireless personal communication system」と題されProc. 50th annual Int. VTC, vol.3（東京、２０００年５月、pp.1854-1858）において公開されたA. Jalali、R. Padovani及びR.Pankajの論文とにおいて提案されている。
【００１１】
ＭａｘＣ／Ｉでは、リソース割り当て方式は、各ユーザの瞬間的なチャネル品質指標を追跡し、そのリソース上で最も良好なチャネル品質指標を有するユーザに当該リソースを割り当てる。この技法は、全体的なシステム容量を最大化するが、ユーザ間での公平性の問題を抱えており、特に、比較的劣っているチャネル品質指標を有するユーザ（例えば、セルラーシステムにおいてセル境界に位置するユーザ）間での公平性の問題を抱える。
【００１２】
この公平性の問題を緩和するために、効率と公平性との間の妥当なトレードオフを目的としてＰＦリソース割り当て方式が提案されている。この方式では、自身の現在達成されている平均レートに対して最良の瞬間レートを有するユーザにリソース要素が割り当てられる。
【００１３】
上述の従来技術によって提案される解決策は最適ではなく、不完全な結果をもたらす。
【００１４】
【非特許文献１】ZORBA N他：「Robust Multibeam Opportunistic Schemes Under Quality of Service Constraints」, COMMUNICATIONS, 2007, ICC '07. IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON, IEEE, PI, ２００７年６月１日, 5371-5376ページ, XP031126522, ISBN: 978-1-4244-0353-0（第５３７２ページ左欄１８行目〜第５３７３ページ左欄４８行目）
【非特許文献２】KAZMI M他：「Scheduling algorithms for HS-DSCH in a WCDMA mixed traffic scenario」, PERSONAL, INDOOR AND MOBILE RADIO COMMUNICATIONS, 2003, PIMRC 2003, 14TH IEEE PROCEEDINGS, ２００３年９月７〜１０日, PISCATAWAY, NJ, USA, IEEE, vol.2, ２００３年９月７日, 1485-1489ページ, XP010679312, ISBN: 978-0-7803-7822-3（第１４８６ページ左欄１０行目〜第１４８７ページ左欄２３行目）
【非特許文献３】SORENSEN T B他：「Performance evaluation of proportional fair scheduling algorithm with measured channels」, VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, 2005. VTC-2005-FALL. 2005 IEEE 62ND DALLAS, TX, USA, ２００５年９月２５〜２８日, PISCATAWAY, NJ, USA, IEEE, vol.4, ２００５年９月２５日, 2580-2585ページ, XP010878920, ISBN: 978-0-7803-9152-9（第２５８０ページ右欄１５行目〜第２５８１ページ左欄１０行目）
【００１５】
したがって、本発明の目的は、容量と公平性との間のバランスが改善された状態で、少なくとも２者のユーザにシステムのリソースを割り当てることを可能にする方法及び装置を提案することである。
【００１６】
この目的のために、本発明は、少なくとも２者のユーザにシステムのリソースを割り当てる方法であって、
当該システムの当該リソースは複数のリソース要素に分解され、
当該方法は、
‐ユーザ毎に、そのユーザに提供されるべき最小ビットレートを得るステップと、
‐複数のリソース要素の少なくとも一部に関してそれぞれのユーザからチャネル品質指標を得るステップと、
‐ユーザ毎に、少なくとも１つのチャネル品質指標から情報を求めるステップと、
‐ユーザ毎に、その情報の時間平均を求めるステップと、
‐ユーザ毎に、全てのリソース要素がそのユーザに割り当てられていると仮定される場合の最大瞬間レートを求めるステップと、
‐ユーザ毎に、全てのリソース要素がそのユーザに割り当てられていると仮定される場合のその最大瞬間レートの時間平均を求めるステップと、
‐最小ビットレートと、少なくとも１つのチャネル品質指標から得られる情報と、この情報の時間平均と、全てのリソース要素がそのユーザに割り当てられていると仮定される場合の最大瞬間レートと、そのユーザに関して求められたこの最大瞬間レートの時間平均とを考慮に入れて、効用関数(utility function)の最適化に従って各ユーザにリソース要素を割り当てるステップと
を含むことを特徴とする、方法に関する。
【００１７】
本発明は、少なくとも２者のユーザにシステムのリソースを割り当てる装置であって、
当該システムの当該リソースは複数のリソース要素に分解され、
当該リソースを割り当てる装置は、
‐ユーザ毎に、そのユーザに提供されるべき最小ビットレートを得る手段と、
‐複数のリソース要素の少なくとも一部に関して各ユーザからチャネル品質指標を得る手段と、
‐ユーザ毎に、少なくとも１つのチャネル品質指標から情報を求める手段と、
‐ユーザ毎に、その情報の時間平均を求める手段と、
‐ユーザ毎に、全てのリソース要素がそのユーザに割り当てられていると仮定される場合の最大瞬間レートを求める手段と、
‐ユーザ毎に、全てのリソース要素がそのユーザに割り当てられていると仮定される場合のその最大瞬間レートの時間平均を求める手段と、
‐最小ビットレートと、少なくとも１つのチャネル品質指標から得られる情報と、この情報の時間平均と、全てのリソース要素がそのユーザに割り当てられていると仮定される場合の最大瞬間レートと、そのユーザに関して求められたこの最大瞬間レートの時間平均とを考慮に入れて、効用関数の最適化に従って各ユーザにリソース要素を割り当てる手段と
を備えることを特徴とする、装置にも関する。
【００１８】
したがって、容量と公平性との間のバランスが改善された状態で、少なくとも２者のユーザにシステムのリソースを割り当てることが可能である。
【００１９】
特定の特徴によれば、システムリソースは多次元である。
【００２０】
したがって、本発明は、あらゆる種類のリソース割り当て方式に適合している。
【００２１】
特定の特徴によれば、効用関数は、少なくとも３つのサブ関数ｆi(1)（ｎ）、ｆi(2)（ｎ）、及びｆi(3)（ｎ）から成り、第１のサブ関数ｆi(1)（ｎ）は、ユーザに提供されるべき最小ビットレートと比較される、前の送信時間インターバル及び現在の送信時間インターバルにおけるビットレートの時間平均の変化間の最良のトレードオフを有するユーザを優先し、第２のサブ関数ｆi(2)（ｎ）は、ユーザが現在の時間インターバルにおいて達成することができるビットレートと、全てのリソース要素がそのユーザに割り当てられていると仮定される場合に達成される瞬間レートとの間で最大変化を有するユーザを優先し、第３の関数ｆi(3)（ｎ）は、ユーザが現在の時間インターバルにおいて達成することができるビットレートと、全てのリソース要素がそのユーザに割り当てられていると仮定される場合に達成される瞬間レートの時間平均との間で最大変化を有するユーザを優先する。
【００２２】
したがって、容量と公平性との間のバランスが改善された状態で、少なくとも２者のユーザにシステムのリソースを割り当てることが可能である。
【００２３】
特定の特徴によれば、少なくとも３つのサブ関数のそれぞれｆi(3)（ｎ）は、それぞれの係数αi(1)（ｎ）、αi(2)（ｎ）、及びαi(3)（ｎ）によってさらに乗算され、これらの係数は時間インターバル毎に更新される。
【００２４】
特定の特徴によれば、少なくとも１つのチャネル品質指標からの情報は、連続して割り当てられるリソース要素間のチャネル品質指標の変化の関数である。
【００２５】
したがって、ユーザが達成することができるビットレートを求める必要はない。本発明のアルゴリズムは簡潔になっている。
【００２６】
特定の特徴によれば、少なくとも１つのチャネル品質指標からの情報は、そのユーザが達成することができるビットレートであり、複数のリソース要素の少なくとも一部に関してそのユーザから得られるチャネル品質指標を考慮して求められるものである。
【００２７】
したがって、本発明は実際の状況に適合している。
【００２８】
特定の特徴によれば、システムリソースは２次元であり、リソース要素は、１つのタイムスロットにおいて割り当てられるサブキャリア又は拡散符号又はアンテナである。
【００２９】
特定の特徴によれば、ユーザが達成することができるビットレートは、複数の異なる変調・符号化方式に従って求められる複数の異なるビットレートから、ユーザが達成することができる最大ビットレートを選択することによってさらに求められる。
【００３０】
特定の特徴によれば、効用関数は、３つのサブ関数ｆi(1)（ｎ）、ｆi(2)（ｎ）、及びｆi(3)（ｎ）から成り、ここで、
【００３１】
【数１】
0005291426.tif 000002
【００３２】
であり、式中、ｉはユーザを特定し、ｎは現在の送信時間インターバルを特定し、ｎ−１は直前の送信時間インターバルを特定し、δは１又は−１の値に等しく、Ｒmin,iは、ユーザに提供されるべき最小ビットレートであり、Ｒi（ｘ）は、ユーザが送信時間インターバルｘにおいて達成することができるビットレートｒi（ｘ）の送信時間インターバルｘにおける時間平均であり、Ｌはリソース要素の数であり、Ｌi（ｎ）は、ｒi（ｎ）を求めるのに使用されるリソース要素の数に等しく、
【００３３】
【数２】
0005291426.tif 000003
【００３４】
は、現在の送信インターバルにおいて全てのリソース要素がそのユーザに割り当てられていると仮定される場合に達成される最大瞬間レートであり、
【００３５】
【数３】
0005291426.tif 000004
【００３６】
は最大瞬間レート
【００３７】
【数４】
0005291426.tif 000005
【００３８】
の時間平均である。
【００３９】
特定の特徴によれば、本方法は、ユーザ毎に、
【００４０】
【数５】
0005291426.tif 000006
【００４１】
（ただしｉは１からユーザの総数Ｉまで）を計算するステップをさらに含み、
計算された差Δiのそれぞれが厳密に負である場合、δは−１に等しい。
【００４２】
特定の特徴によれば、本方法は、ユーザ毎に、以下の式
【００４３】
【数６】
0005291426.tif 000007
【００４４】
に従って瞬間チャネル優先度ｃi（ｎ）を計算するステップをさらに含む。
【００４５】
特定の特徴によれば、本方法は、
ユーザ毎に、最大許容可能トラフィック遅延ｄmax,iを得るステップと、
ユーザ毎に、そのユーザｉに割り当てられているバッファ内のパケットの量ｑi（ｎ）を求めるステップと、
ユーザ毎に、そのユーザに割り当てられているバッファ内に含まれるパケットの転送遅延ｄi（ｎ）を求めるステップと、
ユーザ毎に、そのユーザのサービス品質制約に違反するパケットの百分率ｖを求めるステップと、
ユーザ毎に、以下の式
【００４６】
【数７】
0005291426.tif 000008
【００４７】
に従って瞬間サービス優先度ｐi（ｎ）を計算するステップと、
ユーザ毎に、以下の式
【００４８】
【数８】
0005291426.tif 000009
【００４９】
（ただし、ｔcは持続時間）に従って時間平均サービス優先度Ｐi（ｎ）を計算するステップと、
ユーザ毎に、以下の式
【００５０】
【数９】
0005291426.tif 000010
【００５１】
に従って時間平均チャネル優先度Ｃi（ｎ）を計算するステップと
をさらに含む。
【００５２】
特定の特徴によれば、各サブ関数ｆi(1)（ｎ）、ｆi(2)（ｎ）、及びｆi(3)（ｎ）は、以下の式
【００５３】
【数１０】
0005291426.tif 000011
【００５４】
に従って求められるそれぞれの係数αi(1)（ｎ）、αi(2)（ｎ）、及びαi(3)（ｎ）によってさらに重み付けされる。
【００５５】
特定の特徴によれば、重み付けされたサブ関数は合計され、この合計は、
【００５６】
【数１１】
0005291426.tif 000012
【００５７】
である公平性倍率πiによって乗算される。
【００５８】
さらに別の態様によれば、本発明は、プログラム可能な装置に直接ロード可能とすることができるコンピュータプログラムであって、当該コンピュータプログラムがプログラム可能な装置上で実行されると本発明による方法の複数のステップを実施するための命令又はコード部分を含む、コンピュータプログラムに関する。
【００５９】
このコンピュータプログラムに関する特徴及び利点は、本発明による方法及び装置に関して上述したものと同じであるため、ここでは繰り返さない。
【００６０】
本発明の特徴は、添付図面を参照して為される、一例の実施形態の以下の説明を読むことからより明らかになるであろう。
【００６１】
図１は、本発明が実施される通信システムのアーキテクチャを表す図である。
【００６２】
本発明は、割り当てられるリソースが通信システムのリソースである一例において説明されるが、リソースが複数のユーザに割り当てられる必要がある任意の他のシステムにも適用可能である。リソースの例は、装置のバッファ又はメモリ又はプロセッサである。
【００６３】
割り当てられるリソースが通信システムのリソースである場合、これらのリソースは、例として、タイムスロット及び／又は周波数帯域及び／又は符号及び／又はアンテナ等である。
【００６４】
この通信システムでは、リソースを割り当てる装置２０が、図３に開示されるようなアルゴリズムに従って少なくとも２者のユーザ１０1〜１０Iに通信ネットワーク５０のリソースを割り当てる。
【００６５】
ユーザ１０は、例として、携帯電話、パーソナルコンピュータ、アプリケーションソフトウェア等である。
【００６６】
例として且つ非限定的に、本発明は、ＭＩＭＯ（多入力多出力）、ＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）、及びＴＤＭＡ（時分割多元接続）のような技術の組み合わせを使用する多次元リソース共有システムに適用可能である。
【００６７】
各タイムスロットにおいて、サブキャリア、拡散符号、及びアンテナのような幾つかのリソース要素をユーザ１０に割り当てることができる。したがって、所与のタイムスロットにおいて、所与のサブキャリア又はサブキャリアのグループ、所与の拡散符号又は拡散符号のグループ、及び所与のアンテナ又はアンテナのグループのような少なくとも１つの所与のリソース要素をユーザ１０i（ただしｉ＝１〜Ｉ）に割り当てることができる。
【００６８】
ＯＦＤＭＡ−ＴＤＭＡシステムの特定のコンテキストでは、次元数は２に等しい（Ｋ＝２）。第１の次元は時間領域であり、第２の次元は周波数領域である。時間リソース要素はタイムスロット又は送信時間インターバル（ＴＴＩ）と呼ばれ、周波数リソース要素は周波数インターバル又はチャンクと呼ばれる。
【００６９】
チャンクは少なくとも１つのサブキャリアから成る。
【００７０】
このコンテキストでは、リソースを割り当てる装置は、各タイムスロット又はＴＴＩにおいて周波数リソース要素又はチャンクをユーザ１０に効率的に割り当てなければならない。
【００７１】
図２は、本発明によるリソースを割り当てる装置のブロック図である。
【００７２】
リソースを割り当てる装置２０は、バス２０１によって共に接続される構成要素と、図３に開示されているようなプログラムによって制御されるプロセッサ２００とに基づくアーキテクチャを有する。
【００７３】
バス２０１はプロセッサ２００を、読み取り専用メモリＲＯＭ２０２と、ランダムアクセスメモリＲＡＭ２０３と、インタフェース２０６とにリンクする。
【００７４】
メモリ２０３は、変数を収容するように意図されているレジスタと、図３に開示されているようなアルゴリズムに関連するプログラムの命令とを含む。
【００７５】
プロセッサ２００は、演算とインタフェース２０６とを制御する。
【００７６】
読み取り専用メモリ２０２は、図３に開示されているようなアルゴリズムに関連するプログラムの命令を含み、このプログラムは、リソースを割り当てる装置２０が電源を入れられると、ランダムアクセスメモリ２０３に転送される。
【００７７】
インタフェース２０６はチャネル品質指標(Channel Quality Indicator)ＣＱＩモジュール２０７を備え、このモジュールは、各ユーザ１０iによって転送されるチャネル品質指標ＣＱＩを記憶する。
【００７８】
インタフェース２０６は目標レートモジュール２０８も備え、このモジュールは、各ユーザ１０iに必要とされる最小目標レートを記憶する。
【００７９】
インタフェース２０６はパラメータモジュール２０９も備え、このモジュールは、時刻ｎ−１においてユーザ１０i毎に求められるパラメータを記憶する。
【００８０】
図３ａ〜図３ｅは、本発明に従ってリソースを割り当てるアルゴリズムを表す。
【００８１】
より正確には、本アルゴリズムは、リソースを割り当てる装置２０のプロセッサ２００によって実行される。
【００８２】
図３ａのステップ３００において、プロセッサ２００は、各ユーザ１０iによって転送されるチャネル品質指標を読み取る。
【００８３】
チャネル品質指標（ＣＱＩ）は複数のリソース要素にわたる通信品質の尺度である。ＣＱＩは、所与のリソース要素におけるチャネル品質の尺度を表す１つの値（又は複数の値）とすることができる。リソース要素のＣＱＩは、リソース要素における信号対雑音比（ＳＮＲ）、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）、信号対雑音歪み比（ＳＮＤＲ）等のような性能測定基準を利用して計算することができる。好ましくは、各ユーザ１０iは、通信システムの各リソース要素ごとに１つのＣＱＩを転送する。
【００８４】
次のステップＳ３０１において、プロセッサ２００は第１のユーザ１０iを考慮する。
【００８５】
次のステップＳ３０２において、プロセッサ２００は、選択されたユーザ１０iによって使用される可能性がある第１の変調・符号化方式を選択する。
【００８６】
次のステップＳ３０３において、プロセッサ２００は、選択された変調・符号化方式と、ユーザ１０iから受信されたＣＱＩとを使用して、通信ネットワーク５０の全てのリソース要素にわたる通信の等価ＣＱＩを求める。
【００８７】
次のステップＳ３０４において、プロセッサ２００は、前のステップＳ３０３において求められた少なくとも１つの等価チャネル品質指標から情報を求める。好ましくは、プロセッサ２００は、選択されたユーザ１０iが、選択された変調・符号化方式を使用して達成することができるビットレートを求める。
【００８８】
次のステップＳ３０５において、プロセッサ２００は、選択されたユーザ１０iに関して、全ての可能な変調・符号化方式がすでに選択されたか否かを調べる。
【００８９】
選択されたユーザ１０iに関して、全ての可能な変調・符号化方式がすでに選択されていた場合、プロセッサ２００はステップＳ３０７に進む。そうでない場合、プロセッサ２００はステップＳ３０６に進み、別の変調・符号化方式を選択し、ステップＳ３０３〜Ｓ３０６によって構成されるループ内で動作を実行する。
【００９０】
ステップ３０７において、プロセッサ２００は、ステップ３０４において求められた情報の最大値を選択し、この選択された情報の時間平均を求める。
【００９１】
特定の特徴によれば、選択されたユーザ１０iに関してステップＳ３０７において求められた情報は、全ての選択された変調・符号化方式に関してステップＳ３０４において求められたビットレートの最大値である。その後、プロセッサ２００は、ｎ番目のＴＴＩにおいて全てのリソース要素が選択されたユーザ１０iに割り当てられていると仮定される場合に達成される最大瞬間レート
【００９２】
【数１２】
0005291426.tif 000013
【００９３】
を計算する。ｉによってｉ番目のユーザ１０iの添え字を示し、ｎは、ｎ番目のタイムスロット又はＴＴＩの添え字であり、ステップＳ３０４において求められるビットレートの最大値は以下のように求められる。
【００９４】
【数１３】
0005291426.tif 000014
【００９５】
式中、ＤMCSは変調・符号化方式ＭＣＳによる送信レートであり、
【００９６】
【数１４】
0005291426.tif 000015
【００９７】
はＴＴＩｎにおけるユーザ１０iの全てのリソース要素にわたる等価な又は有効なＣＱＩであり、ＢＬＥＲMCSは、変調・符号化方式ＭＣＳによって入力
【００９８】
【数１５】
0005291426.tif 000016
【００９９】
において達成されるブロック誤り率である。
【０１００】
次のステップＳ３０８において、プロセッサ２００は、ｎ番目のＴＴＩにおける選択されたユーザ１０ｉの全てのリソース要素にわたる最大瞬間レート
【０１０１】
【数１６】
0005291426.tif 000017
【０１０２】
の時間平均
【０１０３】
【数１７】
0005291426.tif 000018
【０１０４】
を求める。この時間平均
【０１０５】
【数１８】
0005291426.tif 000019
【０１０６】
は、好ましくは、以下の式
【０１０７】
【数１９】
0005291426.tif 000020
【０１０８】
を使用して所与の時間期間ｔcにわたる
【０１０９】
【数２０】
0005291426.tif 000021
【０１１０】
の平均として求められる。
【０１１１】
式中、ｎ−１はｎ−１番目のタイムスロット又はＴＴＩである。
【０１１２】
次のステップＳ３０９において、プロセッサ２００は
【０１１３】
【数２１】
0005291426.tif 000022
【０１１４】
を計算する。
【０１１５】
次のステップＳ３１０において、プロセッサ２００は累積比
【０１１６】
【数２２】
0005291426.tif 000023
【０１１７】
を計算し、式中、ｊ＝１〜Ｉであり、Ｉはユーザ１０の総数である。
【０１１８】
次のステップＳ３１１において、プロセッサ２００は、全てのユーザ１０がすでに選択された否かを調べる。全てのユーザ１０がすでに選択されていた場合、プロセッサ２００はステップＳ３１３に進む。そうでない場合、プロセッサ２００はステップＳ３１２に進み、別のユーザ１０iを選択し、ステップＳ３０３に戻り、ステップＳ３０３〜Ｓ３１２によって構成されるループ内で動作を実行する。
【０１１９】
ステップＳ３１３において、プロセッサ２００は第１のユーザ１０iを考慮する。
【０１２０】
次のステップＳ３１４において、プロセッサ２００は、全てのユーザ１０の
【０１２１】
【数２３】
0005291426.tif 000024
【０１２２】
及び
【０１２３】
【数２４】
0005291426.tif 000025
【０１２４】
から以下のように瞬間チャネル優先度ｃi（ｎ）を計算する。
【０１２５】
【数２５】
0005291426.tif 000026
【０１２６】
次のステップＳ３１５において、プロセッサ２００は、全てのユーザ１０がすでに選択されたか否かを調べる。全てのユーザ１０がすでに選択されていた場合、プロセッサ２００は図３ｂのステップＳ３２０に進む。そうでない場合、プロセッサ２００はステップＳ３１６に進み、別のユーザ１０iを選択し、ステップＳ３１４に戻り、ステップＳ３１４〜Ｓ３１６によって構成されるループ内で動作を実行する。
【０１２７】
図３ｂのステップＳ３２０では、プロセッサ２００は、ユーザ１０i毎に、ユーザ１０iに提供されるべき最小ビットレートを得る。
【０１２８】
より正確には、プロセッサ２００は、各ユーザ１０ｉ（ただしｉ＝１〜Ｉ）から目標最小レートＲmin,iを得る。
【０１２９】
次のステップＳ３２１において、プロセッサ２００は、ユーザ１０i毎に最大許容可能トラフィック遅延ｄmax,iを得る。
【０１３０】
次のステップＳ３２２において、プロセッサ２００は第１のユーザ１０iを選択する。
【０１３１】
次のステップＳ３２３において、プロセッサ２００は、ｎ番目のＴＴＩにおいて、ユーザ１０iに割り当てられているバッファ内のパケットの量ｑi（ｎ）を求める。
【０１３２】
次のステップＳ３２４において、プロセッサ２００は、ｎ番目のＴＴＩにおいて、ユーザ１０iに割り当てられているバッファ内に含まれるパケットの転送遅延ｄi（ｎ）を求める。
【０１３３】
次のステップＳ３２５において、プロセッサ２００は、ユーザ１０iのサービス品質制約に違反するパケットの百分率ｖ、すなわち、以前のＴＴＩにおいて送信され、最大許容可能遅延ｄmax,iを超える時間の間、ユーザ１０iに割り当てられているバッファに記憶されていたパケットの百分率を求める。
【０１３４】
次のステップＳ３２６において、プロセッサ２００は量
【０１３５】
【数２６】
0005291426.tif 000027
【０１３６】
を計算する。式中、ｄmax,iは選択されたユーザ１０ｉの最大許容可能トラフィック遅延であり、Ｒmin,iは選択されたユーザ１０ｉの目標最小レートである。
【０１３７】
次のステップＳ３２７において、プロセッサ２００は、ステップＳ３２６において計算された量を以下のように累積する。
【０１３８】
【数２７】
0005291426.tif 000028
【０１３９】
ただし、ｊは、１から、選択されたユーザ１０の数までである。
【０１４０】
次のステップＳ３２８において、プロセッサ２００は、全てのユーザ１０がすでに選択されたか否かを調べる。全てのユーザ１０がすでに選択されていた場合、プロセッサ２００はステップＳ３３０に進む。そうでない場合、プロセッサ２００は、ステップＳ３２９に進み、別のユーザ１０iを選択し、ステップＳ３２３に戻り、ステップＳ３２３〜Ｓ３２９によって構成されるループ内で動作を実行する。
【０１４１】
ステップＳ３３０において、プロセッサ２００は第１のユーザ１０iを考慮する。
【０１４２】
次のステップＳ３３１において、プロセッサ２００は、全てのユーザ１０のそれぞれについて、キュー｛ｑi（ｎ）｝及び遅延量｛ｄi（ｎ）｝から、以下に与えられているように瞬間サービス優先度ｐi（ｎ）を計算する。
【０１４３】
【数２８】
0005291426.tif 000029
【０１４４】
次のステップＳ３１５において、プロセッサ２００は、全てのユーザ１０がすでに選択されたか否かを調べる。全てのユーザ１０がすでに選択されていた場合、プロセッサ２００は図３ｃのステップＳ３４０に進む。そうでない場合、プロセッサ２００は、ステップＳ３３３に進み、別のユーザ１０iを選択し、ステップＳ３３１に戻り、ステップＳ３３１〜Ｓ３３３によって構成されるループ内で動作を実行する。
【０１４５】
図３ｃのステップＳ３４０において、プロセッサ２００は、図２のＲＯＭ２０２から時間平均期間ｔcを得る。
【０１４６】
次のステップＳ３４１において、プロセッサ２００は、図２のパラメータモジュール２０９から、直前のｎ−１番目のＴＴＩにおいて求められたユーザ｛１０i｝の時間平均サービス優先度｛Ｐi（ｎ−１）｝及び時間平均チャネル優先度｛Ｃi（ｎ−１）｝を得る。
【０１４７】
次のステップＳ３４２において、プロセッサ２００は、ステップＳ３３１において求められた、ＴＴＩｎにおけるユーザ｛１０i｝の瞬間サービス優先度｛Ｐi（ｎ）｝と、ステップＳ３１４において求められた、ＴＴＩｎにおけるユーザ｛１０i｝の瞬間チャネル優先度｛ｃi（ｎ）｝とを得る。
【０１４８】
次のステップＳ３４３において、プロセッサ２００は、図２のパラメータモジュール２０９から、直前のｎ−１番目のＴＴＩにおいて求められた重み係数αi(1)（ｎ−１）、αi(2)（ｎ−１）、及びαi(3)（ｎ−１）を得る。
【０１４９】
次のステップＳ３４４において、プロセッサ２００は第１のユーザ１０iを選択する。
【０１５０】
次のステップＳ３４５において、プロセッサ２００は、以下の式に従って、ｎ番目のＴＴＩにおける選択されたユーザ１０iの時間平均サービス優先度Ｐi（ｎ）を計算する。
【０１５１】
【数２９】
0005291426.tif 000030
【０１５２】
次のステップＳ３４６において、プロセッサ２００は、以下の式に従って、ｎ番目のＴＴＩにおける選択されたユーザ１０iの時間平均チャネル優先度Ｃi（ｎ）を計算する。
【０１５３】
【数３０】
0005291426.tif 000031
【０１５４】
次のステップＳ３４７において、プロセッサ２００は、以下の式を使用して、選択されたユーザ１０iのｎ番目のＴＴＩにおける重み係数αi(1)（ｎ）を計算する。
【０１５５】
【数３１】
0005291426.tif 000032
【０１５６】
次のステップＳ３４８において、プロセッサ２００は、以下の式を使用して、選択されたユーザ１０iのｎ番目のＴＴＩにおける重み係数αi(2)（ｎ）を計算する。
【０１５７】
【数３２】
0005291426.tif 000033
【０１５８】
次のステップＳ３４９において、プロセッサ２００は、以下の式を使用して、選択されたユーザ１０iのｎ番目のＴＴＩにおける重み係数αi(3)（ｎ）を計算する。
【０１５９】
【数３３】
0005291426.tif 000034
【０１６０】
次のステップＳ３５０において、プロセッサ２００は、全てのユーザ１０がすでに選択された否かを調べる。全てのユーザ１０がすでに選択されていた場合、プロセッサ２００は図３ｄのステップＳ３６０に進む。そうでない場合、プロセッサ２００はステップＳ３５１に進み、別のユーザ１０iを選択し、ステップＳ３４５に戻り、ステップＳ３４５〜Ｓ３５１によって構成されるループ内で動作を実行する。
【０１６１】
図３ｄのステップＳ３６０において、プロセッサ２００は、各ユーザ１０iによって目標とされる各最小ビットレートＲmin,iを得る。
【０１６２】
次のステップＳ３６１において、プロセッサ２００は、ユーザ１０i毎に、以下のように公平性倍率πiを計算する。
【０１６３】
【数３４】
0005291426.tif 000035
【０１６４】
次のステップＳ３６２において、プロセッサ２００は、図２のパラメータモジュール２０９から、ｎ−１番目のＴＴＩにおけるユーザ｛１０i｝の、割り当てられた瞬間レートの時間平均｛Ｒi（ｎ−１）｝を得る。
【０１６５】
次のステップＳ３６３において、プロセッサ２００は第１のユーザ１０iを選択する。
【０１６６】
次のステップＳ３６４において、プロセッサ２００は、Δi＝（Ｒmin,i−Ｒi（ｎ−１））を計算する。
【０１６７】
次のステップＳ３６５において、プロセッサ２００は、各ユーザ１０iがすでに選択されたか否かを調べる。各ユーザ１０iがすでに選択されていた場合、プロセッサ２００はステップＳ３６７に進む。そうでない場合、プロセッサ２００は、ステップＳ３６６に進み、別のユーザ１０iを選択し、ステップＳ３６４に戻る。
【０１６８】
ステップＳ３６７において、プロセッサ２００は、全ての計算された差Δi（ただしｉ＝１〜Ｉ）が厳密に負であるか否かを調べる。全ての計算された差Δiが厳密に負である場合、プロセッサ２００はステップＳ３６８に進む。そうでない場合、プロセッサ２００はステップＳ３６９に進む。
【０１６９】
ステップＳ３６８において、プロセッサ２００は変数δを値−１に設定する。その後、プロセッサ２００は図３ｅのステップＳ３７０に進む。
【０１７０】
ステップＳ３６９において、プロセッサ２００は変数δを値＋１に設定する。その後、プロセッサ２００は図３ｅのステップＳ３７０に進む。
【０１７１】
図３ｅのステップＳ３７０において、プロセッサ２００は時間平均期間ｔcを得る。
【０１７２】
次のステップＳ３７１において、プロセッサ２００は、各ユーザ１０iによって転送されるチャネル品質指標を読み取る。好ましくは、各ユーザ１０1〜１０Iはリソース要素毎にＣＱＩを転送する。
【０１７３】
次のステップＳ３７２において、プロセッサ２００はリソース要素を順序付ける。この順序付けは、全ユーザ１０にわたる、複数のリソース要素のそれぞれの最大ＣＱＩ値に従って、その最も大きい最大値から最も小さい最大値へとなされる。全ユーザ１０にわたって最も大きい最大ＣＱＩを有するリソース要素は表示ｌ＝１を有し、全ユーザ１０にわたって最も小さい最大ＣＱＩを有するリソース要素は表示ｌ＝Ｌを有し、ここでＬはリソース要素の総数である。
【０１７４】
次のステップＳ３７３において、プロセッサ２００は、１番目に順序付けられたリソース要素ｌ＝１を選択する。
【０１７５】
次のステップＳ３７４において、プロセッサ２００は第１のユーザ１０iを考慮する。好ましくは、第１のユーザ１０iは、選択されたリソース要素について最も大きい最大ＣＱＩを与えるユーザである。
【０１７６】
次のステップＳ３７５において、プロセッサ２００は、選択されたユーザ１０iによって使用される可能性がある第１の変調・符号化方式を選択する。
【０１７７】
次のステップＳ３７６において、プロセッサ２００は、選択された変調・符号化方式を使用して、現在選択されているリソース要素と、選択されたユーザ１０iに以前に割り当てられた全てのリソース要素とにわたる等価ＣＱＩを求める。
【０１７８】
次のステップＳ３７７において、プロセッサ２００は、ステップ３７６において求められた等価ＣＱＩから情報を求める。好ましくは、プロセッサ２００は、選択されたユーザ１０iが有することができるビットレートを、選択された変調・符号化方式を使用して求める。
【０１７９】
次のステップ３７８において、プロセッサ２００は、選択されたユーザ１０iに関して全ての可能な変調・符号化方式がすでに選択されたか否かを調べる。
【０１８０】
選択されたユーザ１０iに関して全ての可能な変調・符号化方式がすでに選択されていた場合、プロセッサ２００はステップＳ３８０に進む。そうでない場合、プロセッサ２００はステップＳ３７９に進み、別の変調・符号化方式を選択し、ステップＳ３７６〜Ｓ３７９によって構成されるループ内で動作を実行する。
【０１８１】
ステップＳ３８０において、プロセッサ２００は、ステップＳ３７７において求められた情報の最大値を選択し、この選択された情報の時間平均を求める。
【０１８２】
特定の特徴によれば、選択されたユーザ１０iに関してステップＳ３８０において求められる情報は、全ての選択された変調・符号化方式に関してステップＳ３７７において求められたビットレートの最大値である。その後、プロセッサ２００は、ｎ番目のＴＴＩにおいて、選択されたユーザ１０iに以前に割り当てられたリソース要素に加えて、選択されたリソース要素ｌが選択されたユーザ１０iに割り当てられる場合に達成される最大瞬間レートｒi（ｎ）を計算する。ｉによってｉ番目のユーザ１０iの添え字を示し、ｎは、ｎ番目のタイムスロット又はＴＴＩの添え字であり、ステップＳ３７７において求められたビットレートの最大値は以下のように求められる。
【０１８３】
【数３５】
0005291426.tif 000036
【０１８４】
式中、ＤMCSは変調・符号化方式ＭＣＳによる送信レートであり、ＥＣＱＩi（ｎ）は、選択されたリソース要素ｌと、ＴＴＩｎにおいて選択されたユーザ１０iに以前に割り当てられた全てのリソース要素とにわたる等価な又は有効なＣＱＩであり、ＢＬＥＲMCSは、変調・符号化方式ＭＣＳによって入力ＥＣＱＩi（ｎ）において達成されるブロック誤り率である。
【０１８５】
次のステップＳ３８１において、プロセッサ２００は、選択されたリソース要素ｌと、ｎ番目のＴＴＩにおいて選択されたユーザ１０iに以前に割り当てられた全てのリソース要素とにわたる最大瞬間レートｒi（ｎ）の時間平均Ｒi（ｎ）を求める。時間平均Ｒi（ｎ）は、以下の式を使用して、所与の時間期間ｔcにわたるｒi（ｎ）の平均として求められる。
【０１８６】
【数３６】
0005291426.tif 000037
【０１８７】
式中、ｎ−１はｎ−１番目のタイムスロット又はＴＴＩである。
【０１８８】
次のステップＳ３８２において、プロセッサ２００は、全てのユーザ１０がすでに選択された否かを調べる。全てのユーザ１０がすでに選択されていた場合、プロセッサ２００はステップＳ３８４に進む。そうでない場合、プロセッサ２００はステップＳ３８３に進み、別のユーザ１０iを選択し、ステップＳ３７５に戻り、ステップＳ３３７５〜Ｓ３８２によって構成されるループ内で動作を実行する。
【０１８９】
ステップＳ３８４において、プロセッサ２００は、以下の式に従ってユーザ１０i毎に効用関数(utility function)の値を計算する。
【０１９０】
【数３７】
0005291426.tif 000038
【０１９１】
ただし、
【０１９２】
【数３８】
0005291426.tif 000039
【０１９３】
であり、ａi（ｌ）＝１は、選択されたリソース要素ｌがユーザ１０iに割り当てられているという仮定を示し、ｊ≠ｉであるユーザ１０jについてａi（ｌ）＝０であり、πiは、Ｓ３６１において求められたｉ番目のユーザ１０iの公平性倍率である。
【０１９４】
第１のサブ関数ｆi(1)（ｎ）は、ユーザ１０の最小ビットレート制約を考慮に入れて平均システム容量を最大化する目的を有する。リソース要素は、ユーザ１０の最小目標レートに対して、ユーザ１０の達成された平均レートの全変化を最大化するために割り当てられる。実際に、達成された平均レートの変化を可能な限り最大化することは結果的に、システム容量の最大化をもたらす。各ユーザ１０iのレート制約によってこの変化を除算することによって、ユーザ１０のレート制約に対して容量が最大化される。
【０１９５】
全てのユーザ１０が、自身のレート制約よりも高いレートを有する（すなわち公平性が一時的に達成される）場合、スケジューラは、符号項（sign term）を考慮することなくリソース要素を割り当てることによってシステム容量を最大化すべきである。これは、全てのユーザ１０が、自身のレート制約よりも高いレートを有する場合に値−１をとり、そうでない場合に＋１をとる係数δを導入することによって行われる。
【０１９６】
第２のサブ関数ｆi(2)（ｎ）は、
現在選択されているリソース要素の品質及びｉ番目のユーザ１０iに以前に割り当てられた全てのリソース要素の品質から求められる、ｉ番目のユーザ１０iの瞬間レートｒi（ｎ）と、
全リソース要素の品質から求められると共に比Ｌi（ｎ）／Ｌによって乗算される瞬間レート
【０１９７】
【数３９】
0005291426.tif 000040
【０１９８】
と
の間の変化を、
Ｌi（ｎ）／Ｌによって乗算される瞬間レート
【０１９９】
【数４０】
0005291426.tif 000041
【０２００】
に関して表す。
【０２０１】
Ｌi（ｎ）は、ｒi（ｎ）を求めるのに使用されるリソース要素の数、すなわちユーザ１０iに以前に割り当てられたリソース要素の数＋１に等しく、Ｌはリソース要素の総数である。
【０２０２】
サブ関数ｆi(2)（ｎ）を最大化することによって、リソース要素割り当て方式は、全リソース要素の品質から得られる瞬間ビットレートと比較して最も高い瞬間ビットレートをもたらす品質を有するリソース要素を割り当てる。瞬間ビットレートは、現在選択されているリソース要素の品質のみでなく、これに加えて、ｎ番目のＴＴＩにおいてユーザ１０iに以前に割り当てられた全てのリソース要素の品質からも求められることに留意されたい。
【０２０３】
サブ関数ｆi(2)（ｎ）によって、リソース割り当て方式は、全体的なリソース要素の品質から達成することができるビットレートよりも高い瞬間ビットレートを達成する品質を有するリソース要素を割り当てることを強制される。
【０２０４】
第３のサブ関数ｆi(3)（ｎ）は、
現在選択されているリソース要素の品質及びｉ番目のユーザ１０iに以前に割り当てられた全てのリソース要素の品質から求められる、ｉ番目のユーザ１０iの瞬間ビットレートｒi（ｎ）と、
所与の時間期間にわたって比Ｌi（ｎ）／Ｌによって乗算される瞬間ビットレート
【０２０５】
【数４１】
0005291426.tif 000042
【０２０６】
を平均化することによって求められる、比Ｌi（ｎ）／Ｌによって乗算される時間平均レート
【０２０７】
【数４２】
0005291426.tif 000043
【０２０８】
と
の間の変化を、
比Ｌi（ｎ）／Ｌによって乗算される時間平均レート
【０２０９】
【数４３】
0005291426.tif 000044
【０２１０】
に関して表す。
【０２１１】
サブ関数ｆi(1)（ｎ）、ｆi(2)（ｎ）、及びｆi(3)（ｎ）それぞれの重みαiは、各ユーザ１０iに特有のものであり、トラフィック、アプリケーションのタイプ、必要とされる遅延、及びサービス品質に依存する。
【０２１２】
例えば、αi(1)を増大させることは結果的に、達成される平均レートの増大を優先することになり、したがってシステム容量の低減を犠牲にしてより良い公平性を有するようにトレードオフを促す。
【０２１３】
重みαiは、トラフィック／アプリケーションタイプに基づいて接続の開始時に固定することができる（例えばαi(1)＝１、αi(2)＝０．５、αi(3)＝０．５）。
【０２１４】
重みαiは、開示されたように、後に可変トラフィック制約に動的に適合される。
【０２１５】
タイムスロット又はＴＴＩｎ＝０において、αi(1)（０）＝１、αi(2)（０）＝０．５、αi(3)（０）＝０．５は、αi(1)、αi(2)、及びαi(3)の初期値である。
【０２１６】
上記に示されたように、αi(1)は、サービス優先度ｐi（ｎ）の、その平滑化された時間平均Ｐi（ｎ）に対する増大と共に増大する一方、αi(2)及びαi(3)の変化は、時間平均チャネル優先度Ｃi（ｎ）に対するチャネル優先度ｃi（ｎ）の変化によって決定される。
【０２１７】
重みαi(1)、αi(2)、及びαi(3)は、リソース割り当て方式の公平性の度合いを反映する。つまり、αi(1)、αi(2)、及びαi(3)は、各ユーザ１０iの瞬間レートに与えられる重要性を反映する。人によっては気付くことができるように、リソース割り当て方式は、
第１の効用サブ関数ｆi(1)（ｎ）によって与えられるような、最小目標レートと比較される達成されたレートの変化と、
第２のサブ関数ｆi(2)（ｎ）によって与えられるような、割り当てられた瞬間レートと、全てのリソース要素にわたって平均化された瞬間レートとの間の変化と、
第３の効用サブ関数ｆi(3)（ｎ）によって与えられるような、その時間平均レートと比較される、全てのリソース要素にわたって平均化された瞬間レートの変化と
の間で最良のトレードオフを有するユーザ１０に優先順位を与え、そして、全てのサブ関数は、ユーザ公平性係数πiによって平滑化される。後者は、ユーザ１０iによって要求されるレートに関するリソース共有の百分率である。
【０２１８】
時刻ｎ−１における割り当てられた時間平均レートＲi（ｎ−１）が、要求されたレートＲmin,iよりも高い場合、第１のサブ関数ｆi(1)（ｎ）は負になり、第２の効用関数及び第３の効用関数における瞬間レートの変化が十分に大きい（すなわちユーザ１０iが以前よりも良いチャネル状況を有する）場合にのみ、リソースがユーザ１０iに割り当てられることに留意されたい。
【０２１９】
次のステップＳ３８５において、プロセッサ２００は、効用関数の値が最も大きいユーザ１０iに選択されたリソースｌを割り当てる。
【０２２０】
次のステップＳ３８６において、プロセッサ２００は、各リソースがすでに選択されたか否かを調べる。各リソースがすでに選択されていた場合、プロセッサ２００は図３ａのステップＳ３００に戻る。そうでない場合、プロセッサ２００はステップＳ３８７に進み、次のリソース要素を選択し、ステップＳ３７４に戻る。
【０２２１】
図４ａ〜図４ｃは、リソースを割り当てる装置が専用集積回路の形態に実施される場合の当該装置のブロック図を表す。
【０２２２】
集積回路７０は減算モジュールＳｕｂ１を備え、この減算モジュールは、ｎ番目のＴＴＩにおけるｉ番目のユーザ１０iの割り当てられた瞬間レートｒi（ｎ）の時間平均Ｒi（ｎ）に対して、ｎ−１番目のＴＴＩにおけるｉ番目のユーザ１０iの割り当てられた瞬間レートの時間平均Ｒi（ｎ−１）を減算する。
【０２２３】
集積回路７０は減算モジュールＳｕｂ２を備え、この減算モジュールは、ｎ−１番目のＴＴＩにおけるｉ番目のユーザ１０iの割り当てられた瞬間レートの時間平均Ｒi（ｎ−１）に対して、ｉ番目のユーザ１０iによって目標とされる最小ビットレートＲmin,iを減算する。
【０２２４】
集積回路７０は、減算モジュールＳｕｂ２の出力の符号を検出する符号検出器Ｓｉｇｎ１と、符号検出器Ｓｉｇｎ１の出力を係数δで乗算する乗算器Ｍｕｌ１とを備える。
【０２２５】
集積回路７０は、ｉ番目のユーザ１０iによって目標とされる最小ビットレートＲmin,iを逆数にする逆関数モジュールＩｎｖ１を備える。
【０２２６】
集積回路７０は、減算モジュールＳｕｂ１の出力と、乗算器Ｍｕｌ１の出力と、逆関数モジュールＩｎｖ１の出力とを乗算する乗算器Ｍｕｌ２を備える。
【０２２７】
集積回路７０は、乗算器Ｍｕｌ２の出力を重みαi(1)（ｎ）で乗算する乗算器Ｍｕｌ３を備える。
【０２２８】
集積回路７０は、ｎ番目のＴＴＩにおけるｉ番目のユーザ１０iの割り当てられた瞬間レートｒi（ｎ）をリソースの総数Ｌで乗算する乗算器Ｍｕｌ４を備える。
【０２２９】
集積回路７０は、
ｒi（ｎ）を求めるのに使用されるリソースの数Ｌi（ｎ）を、
全てのリソース単位がｎ番目のＴＴＩにおいてｉ番目のユーザ１０iに割り当てられている場合に達成される最大瞬間レート
【０２３０】
【数４４】
0005291426.tif 000045
【０２３１】
で乗算する
乗算器Ｍｕｌ５を備える。
【０２３２】
集積回路７０は、乗算器Ｍｕｌ５の出力を乗算器Ｍｕｌ４の出力から減算する減算モジュールＳｕｂ３を備える。
【０２３３】
集積回路７０は、乗算器Ｍｕｌ５の出力を逆数にする逆関数モジュールＩｎｖ２を備える。
【０２３４】
集積回路７０は、減算モジュールＳｕｂ３の出力を逆関数モジュールＩｎｖ２の出力で乗算する乗算器Ｍｕｌ６を備える。
【０２３５】
集積回路７０は、乗算器Ｍｕｌ６の出力を重みαi(2)（ｎ）で乗算する乗算器Ｍｕｌ７を備える。
【０２３６】
集積回路７０は、ｎ番目のＴＴＩにおけるｉ番目のユーザ１０iの割り当てられた瞬間レートｒi（ｎ）をＬで乗算する乗算器Ｍｕｌ９を備える。
【０２３７】
集積回路７０は、時間平均
【０２３８】
【数４５】
0005291426.tif 000046
【０２３９】
をＬi（ｎ）で乗算する乗算器Ｍｕｌ１０を備える。
【０２４０】
集積回路７０は、乗算器Ｍｕｌ１０の出力を乗算器Ｍｕｌ９の出力から減算する減算モジュールＳｕｂ４を備える。
【０２４１】
集積回路７０は、乗算器Ｍｕｌ１０の出力を逆数にする逆関数モジュールＩｎｖ３を備える。
【０２４２】
集積回路７０は、減算モジュールＳｕｂ４の出力を逆関数モジュールＩｎｖ３の出力で乗算する乗算器Ｍｕｌ１１を備える。
【０２４３】
集積回路７０は、乗算器Ｍｕｌ１１の出力を重みαi(3)（ｎ）で乗算する乗算器Ｍｕｌ１２を備える。
【０２４４】
集積回路７０は、乗算器Ｍｕｌ３、Ｍｕｌ７、及びＭｕｌ１２の出力を合計する加算器Ａｄｄ１を備える。
【０２４５】
集積回路７０は、加算器Ａｄｄ１の出力をπiで乗算してユーザ１０i毎に関数ｆiを形成する乗算器Ｍｕｌ８を備える。
【０２４６】
図４ｂにおいて、集積回路７０は、複数の関数ｆi（ただしｉ＝１〜Ｉ）を合計してリソース要素ｌの関数Ｆi（ｌ）を形成する加算器Ａｄｄ５を備える。
【０２４７】
図４ｃにおいて、集積回路７０は、
複数の関数Ｆi（ｌ）（ただしｉ＝１〜Ｉ）をグループ化するマルチプレクサΣと、    全てのユーザ１０の中で最も大きい関数Ｆi（ｌ）を有するユーザ
【０２４８】
【数４６】
0005291426.tif 000047
【０２４９】
を選択する選択回路と
を備える。
【０２５０】
これは、以下の式を適用することに対応する。
【０２５１】
【数４７】
0005291426.tif 000048
【０２５２】
式中、
【０２５３】
【数４８】
0005291426.tif 000049
【０２５４】
は、ｌ番目のリソース要素の選択されたユーザ１０iである。
【０２５５】
別の実現形態では、ステップＳ３０４及びＳ３７７における等価ＣＱＩに由来する情報は、同じＴＴＩの連続するリソース要素間のＣＱＩの変化である。
【０２５６】
この実現形態によれば、ｌ番目のリソース要素の効用関数の最大化は、反復（リソース要素）ｌと前の反復ｌ−１との間の効用関数の変化の最大化に変形することができる。これは以下のように記述することができる。
【０２５７】
【数４９】
0005291426.tif 000050
【０２５８】
そして、この変化ΔＦi（ｌ）はユーザの瞬間ビットレートの変化に変形することができる。そして、このユーザの瞬間ビットレートの変化は、連続するリソース要素割り当て間のＣＱＩの変化に変形することができる。この変形を可能にする方法の一例は、テイラー級数展開の使用とすることができる。したがって、変形後、リソース割り当て方式は、以下に示されるようにＣＱＩの変化の関数の最大化に依存する。
【０２５９】
【数５０】
0005291426.tif 000051
【０２６０】
このようにすることによって、リソース割り当て方式は、ユーザの瞬間レートのシステマティックな評価の複雑なタスクを回避しながら、入力ＣＱＩ値を処理することによってリソース要素割り当てを決定する。
【０２６１】
この実現形態によれば、リソース要素毎に、新しい等価な効用関数Ｇiが、ユーザのＣＱＩ値の変化を入力として使用してユーザ１０i毎に評価される。そして、リソース要素ｌが、効用関数を最大化するユーザに割り当てられる。このリソース割り当て方式の期間中にユーザの瞬間レートを評価する必要はない。
【０２６２】
このリソース割り当て方式は、各リソース要素のＣＱＩと、ユーザに割り当てられた前のリソース要素とにおけるＣＱＩのみを使用する。ビットレート評価の目的のために等価チャネル品質を評価する必要はない。これは、リソース割り当て方式の複雑性を劇的に低減する。
【０２６３】
ここで、３次元共有システムの場合、第４のサブ関数が考慮されることに留意されたい。この第４のサブ関数では、
瞬間レートと、
第３の次元及びその直上の次元（すなわち第２の次元）の全てのリソースにわたって平均化された瞬間レートと
の間の変化が最大化される。概して、サブ関数の数は、システム内の次元の数＋１に等しい。
【０２６４】
当然のことであるが、本発明の範囲から逸脱することなく、上述の本発明の実施形態に対して多くの変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０２６５】
【図１】本発明が実施される通信システムのアーキテクチャを表す図である。
【図２】本発明によるリソースを割り当てる装置のブロック図である。
【図３ａ】本発明によるリソースを割り当てるアルゴリズムを表す図である。
【図３ｂ】本発明によるリソースを割り当てるアルゴリズムを表す図である。
【図３ｃ】本発明によるリソースを割り当てるアルゴリズムを表す図である。
【図３ｄ】本発明によるリソースを割り当てるアルゴリズムを表す図である。
【図３ｅ】本発明によるリソースを割り当てるアルゴリズムを表す図である。
【図４ａ】リソースを割り当てる装置が専用集積回路の形態に実施されている場合の当該装置のブロック図である。
【図４ｂ】リソースを割り当てる装置が専用集積回路の形態に実施されている場合の当該装置のブロック図である。
【図４ｃ】リソースを割り当てる装置が専用集積回路の形態に実施されている場合の当該装置のブロック図である。
【図１】
0005291426.tif 000063
【図２】
0005291426.tif 000064
【図３ａ】
0005291426.tif 000065
【図３ｂ】
0005291426.tif 000066
【図３ｃ】
0005291426.tif 000067
【図３ｄ】
0005291426.tif 000068
【図３ｅ】
0005291426.tif 000069
【図４ａ】
0005291426.tif 000070
【図４ｂ】
0005291426.tif 000071
【図４ｃ】
0005291426.tif 000072